电力机车工作原理

改进型电力机车的劈相机工作原理

劈相机是SS4改进型电力机车辅助系统的主要电机之一。它的性能的好坏直接影响到其它辅助电机的正常工作。异步电动机的许多故障现象都会在劈相机上发生，但劈相机又有其自己的特性。要想快速准确地找到劈相机的故障并及时排除故障就必须对劈相机有一个全面的了解。

首先就要了解劈相机在电力机车上的作用及工作原理。SS4改进型电力机车的劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。SS4改进型电力机车上所有的辅助电动机均由主变压器的辅助绕组a6-x6供给单相电源，经异步劈相机将单相电源劈成三相电源，再供给辅助电路的所有三相异步电动机使用。异步劈相机的结构与三相异步电动机不同，转子为鼠笼式，定子绕组按三相不对称规律嵌入在定子槽内，劈相机实际上是单相电动机与三相发电机的组合。劈相机的电负荷不是固定的，是随机车运行工况的改变而变动。

电动机单相交流电通过电机定子的单相绕组时，产生交变的脉振磁场，一个脉振磁场可以分解为两个幅值一样，转速相等转向相交的旋转磁场，与电机转子的转动方向相同为正序放置磁场，与转子转动方向相反的磁场为负序旋转磁场。劈相机的电动相绕组接到单相交流电源上，在劈相机的空气隙中产生两个大小相同的磁场，当劈相机的转子静止不动时，这两个磁场在转子导体中感应的电动势和电流的大小相等，方向相反。由此而产生的两个转矩也大小相等，方向相反而互相抵消。起动转矩为零，劈相机不能自行起动。如果转子与正序旋转磁场的相对速度比较小，而转子与负序旋转磁场的相对速度比较大，转子以几乎两倍于同步转速的速度切割该负序磁场，使转子导体内感应出近两倍于电网频率的电势和电流，该电流产生的磁场几乎抵消了定子绕组产生的负序磁场。

也就是说，当转子转动时，在劈相机的气隙中主要剩下了一个正序旋转磁场，它与转子相互作用产生电磁转矩，克服了转子的机械阻力矩及转子负序电流产生的电磁阻力矩，驱使转子沿着正序旋转磁场方向旋转，同时该正序旋转磁场切割定子三相绕组，并使它感应出三相电势，于是单相电源被劈成三相电源。在劈相机定子的三相输出端接上电负载，因其中两相负载直接与单相电源相联，不需要经过劈相机而直接从单相电源得到供电，而另一相负载则由劈相机的发电相得到供电，所以劈相机是将单相交流电源劈成三相，而本身只输出一相的异步电机。（劈相机工作原理图附图3-1）

电力机车的制动方式及其原理

1、制动技术概念

列车制动就是人为地制止列车的运动，包括使它减速、不加速或停止运行。对已制动的列车或机车解除或减弱其制动作用，则称为“缓解”。为施行制动和缓解而安装在机车、车辆、列车上的一整套设备，总称为“制动装置”。“制动”和“制动装置”俗称为“闸”。施行制动常简称为“上闸”或“下闸”，施行缓解则简称为“松闸”。“列车制动装置”包括机车制动装置和车辆制动装置。不同的是，机车除了具有像车辆一样使它自己制动和缓解的设备外，还具有操纵全列车制动作用的设备。

2、机车制动方式

1）闸瓦制动：铁路机车车辆采用的制动方式最普遍的是闸瓦制动。用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块，在制动时抱紧车轮踏面，通过摩擦使车轮停止转动。在这一过程中，制动装置要将巨大的动能转变为热能消散于大气之中。而这种制动效果的好坏，却主要取决于摩擦热能的消散能力。使用这种制动方式时，闸瓦摩擦面积小，大部分热负荷由车轮来承担。列车速度越高,制动时车轮的热负荷也越大。如用铸铁闸瓦，温度可使闸瓦熔化；即使采用较先进的合成闸瓦，温度也会高达400~450℃。当车轮踏面温度增高到一定程度时，就会使踏面磨耗、裂纹或剥离，既影响使用寿命也影响行车安全。可见，传统的踏面闸瓦制动适应不了高速列车的需要，需要一种新型的制动装置以满足要求。

2）盘形制动：它是在车轴上或在车轮辐板侧面安装制动盘，用制动夹钳使以合成材料或者粉末冶金制成的两个闸片紧压制动盘侧面，通过摩擦产生制动力，使列车停止前进。由于作用力不在车轮踏面上，盘形制动可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。另外制动平稳，噪声小。盘形制动的摩擦面积大，而且可以根据需要安装若干套，制动效果明显高于踏面制动，尤其适用于时速120公里以上的列车，这正是各国普遍采用盘形制动的原因所在。但不足的是车轮踏面没有闸瓦的磨刮，将使轮轨粘着恶化；制动盘使簧下重量及冲击振动增大，运行中消耗牵引功率。踏面制动和盘形制动都要通过轮轨之间的粘着来实现，因此都属于粘着制动。

暋暋收稿日期椇棽棸棻椂棴棸椀棴棻椂浅析电力机车电力牵引传动系统的工作原理及特点

赵暋辉

棬包头西机务段教育科棳内蒙古包头暋棸棻棿棸棻棸棭

暋暋摘暋要椇针对铁路上主要使用的斢斢棿改型和斎斬斈棾型两种主型机车的牵引电传动系统工作原理及

特点进行了比较分析暎关键词椇电力机车椈牵引电传动系统椈比较分析暋暋中图分类号椇斦棽椂棿棶棻暋暋文献标识码椇斄暋暋文章编号椇棻棸棸椃暘椂椆棽棻棬棽棸棻椂棭棻棾暘棸棸椆椆暘棸棽

暋暋韶山系列交直型电力机车在我国电力牵引中占

有很大的比重棳但随着科学技术的快速发展棳新型的

交直交型电力机车是目前发展的主要趋势棳而且在

生产实际中已得到广泛的应用棳这就有必要对目前

使用的斢斢棿改型和斎斬斈棾型两种主型机车的牵引电

传动系统工作原理及特点进行比较分析暎棻暋斢斢棿改交棴直型电力机车工作原理

接触网棬棽椀旊斨单相工频交流电棭暘受电弓暘主

断路器暘主变压器棬降压棭暘调压整流装置棬调压整

流棭暘可调节的直棬脉棭流电压暘平波电抗器棬滤

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图棻暋交棴直型电力机车电传动工作原理棽暋斎斬斈棾交棴直棴交型电力机车工作原理

接触网棬棽椀旊斨单相工频交流电棭暘受电弓暘主

断路器暘主变压器棬降压棭暘整流器暘直流电暘逆变

器暘三相交流电暘三相异步牵引电动机暘牵引列车

运行棬见图棽棭暎

图棽暋交棴直棴交型电力机车电传动工作原理棾暋斎斬斈棾与斢斢棿改型电力机车牵引电传动系统比

较分析

以下从牵引电机暍牵引变流器暍供电方式暍电气

制动方式等方面对斎斬斈棾与斢斢棿改型电力机车牵引

电传动系统进行比较分析暎棾棶棻暋牵引电机及其电路的比较分析斢斢棿改型电力机车的牵引电机电路在向前和向

后工况棳需通过两位置转换开关改变励磁绕组中电

流的方向棳以改变磁场方向椈在牵引和制动工况棳需

通过两位置转换开关将串励电机变为他励电机暎也

就是说棳牵引电机电路在不同工况下需要改变暎而斎斬斈棾型电力机车只需由逆变器输出不同相位暍不

同频率的三相交流电即可实现不同工况的转换棳不

电力机车再生制动原理

随着环保意识的提升和能源资源的日益紧缺，绿色交通方式成为了人们追求的目标。电力机车作为一种环保型交通工具，具有高效、低污染等特点，越来越受到人们的青睐。其中，再生制动技术是电力机车的重要特性之一，它使得机车在制动过程中能够将制动能量转化为电能并储存起来，从而实现能量的再利用。

再生制动的原理主要基于电力机车的电动机特性。电力机车采用的是直流电动机，其工作原理是通过电力机车的牵引变流器将电能转换为机械能，从而驱动机车运行。而再生制动则是在机车制动过程中，通过将牵引变流器的工作模式由牵引模式切换为发电模式，将机车的动能转化为电能，并通过逆变器将电能反馈到电网中。

具体来说，当机车需要制动时，司机会操作制动手柄，使电力机车进入制动状态。此时，制动电阻器接入电路，将机车的动能转化为电能。电能通过逆变器进行处理，将直流电能转换为交流电能，并将其反馈到电网中。这样，机车的动能就被转化为电能并储存起来，实现了能量的再利用。

再生制动的优点是显而易见的。首先，它能够将制动过程中产生的能量回收利用，从而减少能源的浪费。其次，再生制动可以降低机车的制动磨损，延长机车的使用寿命。另外，再生制动还可以降低制动过程中的噪音和粉尘排放，减少对环境的污染。因此，再生制动被广泛应用于电力机车中，成为其重要的特性之一。

再生制动技术的应用不仅限于电力机车，还可以扩展到其他交通工具和工业领域。例如，混合动力汽车和电动汽车也采用了再生制动技术，将制动过程中的能量转化为电能并储存起来，提高了能源利用效率。在工业领域，再生制动可以用于提高电动机和发电机的效率，减少能源的消耗和浪费。

再生制动技术的发展还面临一些挑战。首先，再生制动的效果受到机车运行速度和负载的影响。当机车速度较低或负载较轻时，再生制动的效果可能会受到限制。其次，再生制动涉及到能量的转换和储存，需要使用复杂的电子控制系统进行管理。因此，再生制动技术的研发和应用需要具备较高的技术水平和成本投入。